CN205509009U - 一种超宽频带的贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超宽频带的贴片天线，是由线路板制作而成，该线路板的正面为天线振子的辐射面，辐射面的传输线路构成两组半波对称振子，包括有第一辐射振子和第二辐射振子，该第二辐射振子位于第一辐射振子的外端，第二辐射振子的高度为1/4波长。藉由本天线在第一辐射振子外端增加第二辐射振子其中，第一辐射振子控制着2G，3G，WLAN，WIFI(806‑960/1710‑2500MHz)频段，第二辐射振子控制着TD‑LTE(2500‑2700MHz)频段，从而频率范围可以从806‑960/1710‑2700MHz，频带较宽，阻抗匹配较好。

Description

一种超宽频带的贴片天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域技术，尤其是指一种超宽频带的贴片天线。

背景技术

采用现有的贴片天线，有以下缺点：

1，阻抗匹配较差，驻波比高，需要在PCB板上面的传输线上重新匹配调试，增加了天线的调试时间。

2，频带较窄，现有的贴片天线，主要是900/1800MHz(890-960/1710-1880MHz)频段，频带较窄，不能满足2G(806-960MHz)系统，GPS(1575.42±1.023MHz)系统，3G(1920-2170MHz)系统和WLAN，WIFI(2400-2483MHz)系统以及TD-LTE(2500-2700MHz)系统等多频段运营商的需求，缺乏市场竞争力。

3，少部分贴片天线的频带能从824-960/1710-2700MHz，但是驻波比往往很差，达到了3.0左右，天线在设备上的使用接收效果很差，很难满足当今电信运营商在不同频段的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种超宽频带的贴片天线，其阻抗匹配较好，驻波比低，减少了调试时间，提高了生产效率，频带较宽，覆盖了从CDMA频段、GSM频段、DSC频段、PCS频段以及第三代移动通信TD-SCDMA频段，WCDMA频段，CAMA2000频段，第四代移动通信TD-LTE频段，无线接入和数字传输系统的WIFI等各的各个频段，满足了不同频段运营商的需求，提高了产品的商场竞争力。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种超宽频带的贴片天线，是由厚度为1mm的FR4单面型线路板制作而成，该线路板为长方体形状，该线路板的正面为天线振子的辐射面，辐射面的传输线路构成两组半波对称振子，两组半波对称振子包括有控制2G、3G、WLAN、WIFI频段的第一辐射振子和控制TD-LTE频段的第二辐射振子，该第二辐射振子位于第一辐射振子的外端，第二辐射振子的高度为1/4波长。

作为一种优选方案，所述第一辐射振子包括一体式的锥形结构、平行延伸结构和两端内弯结构。

作为一种优选方案，两组半波对称振子的总长L1为112.7mm，单组的半波对称振子总长L11为55.03mm，半波对称振子的平行延伸结构的长度L3为37.03mm，由该平行延伸结构至第二辐射振子外端的长度L2为51.18mm，平行延伸结构外宽度W1为23mm，内宽度W4为18.82mm，所述内弯结构的长度L4为4.78mm。

作为一种优选方案，所述两组半波对称振子中，其中一组半波对称振子的锥形结构内有馈电处，另一组半波对称振子的锥形结构内有接地处，该馈电处的长度L9为2mm，该馈电处到另一组半波对称振子外端的长度L10为57.45mm。

作为一种优选方案，所述第二辐射振子包括第二内弯结构和转折结构，该转折结构相接于该第二内弯结构与第一辐射振子两端的内弯结构之间，该转折结构由第一折边、第二折边和第三折边组成，该第一折边的长度L5为1.19mm，该第二折边的长度L6为1.16mm，该第三折边的长度L7为1.17mm；该第二内弯结构的长度L8为3.17mm；所述第三折边两外侧的宽度W2为15.23mm，第三折边两内侧的宽度W3为17.03mm。

作为一种优选方案，线路板的辐射面的传输线路进一步包括一组单级振子，所述单级振子是控制GPS频段的辐射振子，该单级振子的高度为1/4波长。

作为一种优选方案，所述单级振子包括一窄部和一宽部，该窄部的一端连接于半波对称振子的馈电处，该窄部的另一端连接宽部，该宽部为正方形，其中，窄部的长度W8为8.89mm，窄部的宽度W6为0.96mm，宽部的长度W7为8.96mm，宽部的宽度W53.58mm。

作为一种优选方案，贴片天线安装于天线外壳中。

作为一种优选方案，贴片天线连接一天线线缆，该天线线缆包括内中心的芯线、包覆于芯线外的介质层、位于介质层外的屏蔽层和最外层外被，该芯线焊接于半波对称振子的馈电处，屏蔽层焊接于接地处；天线线缆的另一端连接SMA-J接头，该SMA-J接头与线线缆相接处套设有热缩套。

作为一种优选方案，贴片天线相接天线线缆的一面粘贴有强力胶纸。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：由于本天线在第一辐射振子外端增加第二辐射振子其中，第一辐射振子控制着2G，3G，WLAN，WIFI(806-960/1710-2500MHz)频段，第二辐射振子控制着TD-LTE(2500-2700MHz)频段，单级振子控制着GPS(1575.42±1.023MHz)频段，从而频率范围可以从806-960/1710-2700MHz，相对于传统天线，本实用新型1)成本低廉，制作简单，易于规模生产；焊接时只需一人操作，便可一步到位，使得焊接操作的效率高，大大地提高了生产效率，同时也提升了产品的品质。2)产品频带宽，弥补了同类型天线频带窄的不足，可满足不同频段的电信设备商的需求。3)阻抗匹配好,驻波比低，减少了调试时间,提高了生产效率。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明：

附图说明

图1是本实用新型之较佳实施例的组装主视图；

图2是本实用新型之较佳实施例的线路板传输线路图；

图3是图2的尺寸图；

图4是本实用新型之较佳实施例的天线线缆主视图；

图5是本实用新型之较佳实施例的强力胶纸主视图；

图6是本实用新型之较佳实施例的天线外壳主视图；

图7是本实用新型之较佳实施例的天线测试的驻波图。

附图标识说明：

10、线路板 20、半波对称振子

21、第一辐射振子 211、锥形结构

212、平行延伸结构 213、内弯结构

214、馈电处 215、接地处

22、第二辐射振子 221、第二内弯结构

222、转折结构 222a、第一折边

222b、第二折边 222c、第三折边

30、单级振子 31、窄部

32、宽部 40、天线线缆

41、芯线 42、介质层

43、屏蔽层 44、外被

45、SMA-J接头 46、热缩套

50、强力胶纸 60、天线外壳。

具体实施方式

请参照图1至图6所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种超宽频带的贴片天线，该天线是由厚度为1mm的FR4单面型线路板10制作而成，该线路板10为长方体形状，该线路板10的正面为天线振子的辐射面，辐射面的传输线路构成两组半波对称振子20和一组单级振子30，其余是线路板10的背面和侧面，侧面和背面没有传输线路。

两组半波对称振子20包括有第一辐射振子21和第二辐射振子22，该第二辐射振子22位于第一辐射振子21的外端。其中，第一辐射振子21控制着2G，3G，WLAN，WIFI(806-960/1710-2500MHz)频段，第二辐射振子22控制着TD-LTE(2500-2700MHz)频段，单级振子30控制着GPS(1575.42±1.023MHz)频段，本实施例通过改变线路板10传输线的大小和形状以及传输线的间距来获得天线较好的电性能参数，因此，在贴片天线制作过程中，在天线的方向图等电性能指标正常不变差的情况下，能够使天线的频带更宽，

阻抗更加匹配。

结合图3所示，电路板的尺寸如下表1，单位为mm。

表1 电路板的尺寸

具体而言，如图2所示，所述第一辐射振子21包括一体式的锥形结构211、平行延伸结构212和两端内弯结构213。藉由第一辐射振子21是锥形结构211设计，利用锥形天线的原理的设计方法可大大拓展此频段的带宽，为了在有限空间和体积内达到完美的电性能指标，此外，利用传输线锥形结构211、平行延伸结构212和两端内弯结构213形成弯曲的设计法，既可增加带宽，同时在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用。

本实施例中，结合图2和图3所示，两组半波对称振子20的总长L1为112.7mm，单组的半波对称振子20总长L11为55.03mm，由该平行延伸结构212至第二辐射振子22外端的长度L2为51.18mm，半波对称振子20的平行延伸结构212的长度L3为37.03mm，平行延伸结构212外宽度W1为23mm，内宽度W4为18.82mm，所述内弯结构213的长度L4为4.78mm。所述两组半波对称振子20中，其中一组半波对称振子20的锥形结构211内有馈电处214，另一组半波对称振子20的锥形结构211内有接地处215，该馈电处214的长度L9为2mm，该馈电处214到另一组半波对称振子20外端的长度L10为57.45mm。

如图2所示，所述第二辐射振子22包括第二内弯结构221和转折结构222，该转折结构222相接于该第二内弯结构221与第一辐射振子21两端的内弯结构之间。该转折结构222由第一折边222a、第二折边222b和第三折边222c组成。结合图2和图3所示，该第一折边222a的长度L5为1.19mm，该第二折边222b的长度L6为1.16mm，该第三折边222c的长度L7为1.17mm；该第二内弯结构221的长度L8为3.17mm；所述第三折边222c两外侧的宽度W2为15.23mm，第三折边222c两内侧的宽度W3为17.03mm。

藉此，在半波对称振子20的第一辐射振子21末端，增加了控制TD-LTE辐射段的第二辐射振子22，第二辐射振子22的高度约为1/4波长。此设计既拓宽了天线的带宽，同时也增加了传输线的长度，弥补了低频段辐射振子长度的不足，改变了天线的电感和电容，在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用。

如图2所示，所述单级振子30包括一窄部31和一宽部32，该窄部31的一端连接于馈电处214，该窄部31的另一端连接宽部32，该宽部32为正方形。其中，结合图2和图3所示，窄部31的长度W8为8.89mm，窄部31的宽度W6为0.96mm，宽部32的长度W7为8.96mm，宽部32的宽度W53.58mm。藉此，第一辐射振子21的馈电处214增加控制GPS频段的单级振子30，增加了GPS频段(1575.42±1.023MHz)辐射控制，该单级振子30的高度为1/4波长。

如图4和图6所示，成型后，贴片天线安装于天线外壳60中，贴片天线连接一天线线缆40。该天线线缆40包括内中心的芯线41、包覆于芯线41外的介质层42、位于介质层42外的屏蔽层43和最外层外被44，该芯线41焊接于馈电处214，屏蔽层43焊接于接地处215；天线线缆40的另一端连接SMA-J接头45，该SMA-J接头45与线线缆相接处套设有热缩套46。此外，还在贴片天线相接天线线缆40的一面粘贴有强力胶纸50。

本实用新型一种超宽频带的贴片天线，经由Ansoft HFSS仿真模拟计算到样品的多次修改，性能调试和完善，最后经仪器的检测验证，证明该产品频带宽，驻波比低；频率范围可从806-960/1710-2700MHz,驻波比小于2.0，如图7所示，覆盖了从CDMA频段，GSM频段，GPS频段，DCS频段，PCS频段以及第三代移动通信TD-SCDMA频段，WCDMA频段，CAMA2000频段，第四代移动通信TD-LTE频段，无线接入和数字传输系统的WIFI等各个频段，满足了不同频段运营商的需求，提高了产品的市场竞争力，证明该天线是确实可行的。

本实用新型的设计重点在于：1、电路板的第一辐射振子21控制着2G，3G，WLAN，WIFI(806-960/1710-2500MHz)频段，在第一辐射振子21的末端，增加了第二辐射振子22，此设计方法既拓宽了天线的带宽，同时也增加了传输线的长度，改变了天线的电感和电容，在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用。

2，传输线的宽度大小不一样，在电路板板的正面各个传输线宽度，在不同的地方都是不一样的，因而传输线的特性阻抗和输入阻抗也随之改变。

3，为了在有限空间和体积内达到完美的电性能指标，利用传输线弯形设计法(由锥形结构211、平行延伸结构212和两端内弯结构213组成)，既可增加带宽，同时在阻抗的匹配方面也起到了耦合的作用。

4，第一辐射振子21采用有锥形结构211设计，利用锥形天线原理的设计方法可大大拓展此频段的带宽。

5，采用在半波对称振子20的辐射振子的馈电处214增加一组单级振子30，控制着GPS(1575.42±1.023MHz)频段，使天线的频带更宽。

本实用新型一种超宽频带的贴片天线，频率范围可以从806-960/1710-2700MHz，并且覆盖GPS频段1575.42±1.023MHz，驻波比在2.0以下，如图7所示，可以很好的满足当今电信设备运营商在不同频段的需求；本实用新型贴片天线，成本低廉，制作简单，易于规模生产；焊接时只需一人操作，便可一步到位，使得焊接操作的效率高，大大地提高了生产效率，同时也提升了产品的品质。总之，本实用新型一种超宽频带的贴片天线的提供在频带拓宽和天线的阻抗匹配方面，明显优于一般的贴片天线。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种超宽频带的贴片天线，其特征在于：是由单面型线路板制作而成，该线路板的正面为天线振子的辐射面，辐射面的传输线路构成两组半波对称振子，两组半波对称振子包括有控制2G、3G、WLAN、WIFI频段的第一辐射振子和控制TD-LTE频段的第二辐射振子，该第二辐射振子位于第一辐射振子的外端，第二辐射振子的高度为1/4波长。

2.根据权利要求1所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：所述第一辐射振子包括一体式的锥形结构、平行延伸结构和两端内弯结构。

3.根据权利要求2所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：两组半波对称振子的总长L1为112.7mm，单组的半波对称振子总长L11为55.03mm，半波对称振子的平行延伸结构的长度L3为37.03mm，由该平行延伸结构至第二辐射振子外端的长度L2为51.18mm，平行延伸结构外宽度W1为23mm，内宽度W4为18.82mm，所述内弯结构的长度L4为4.78mm。

4.根据权利要求2所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：所述两组半波对称振子中，其中一组半波对称振子的锥形结构内有馈电处，另一组半波对称振子的锥形结构内有接地处，该馈电处的长度L9为2mm，该馈电处到另一组半波对称振子外端的长度L10为57.45mm。

5.根据权利要求2所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：所述第二辐射振子包括第二内弯结构和转折结构，该转折结构相接于该第二内弯结构与第一辐射振子两端的内弯结构之间，该转折结构由第一折边、第二折边和第三折边组成，该第一折边的长度L5为1.19mm，该第二折边的长度L6为1.16mm，该第三折边的长度L7为1.17mm；该第二内弯结构的长度L8为3.17mm；所述第三折边两外侧的宽度W2为15.23mm，第三折边两内侧的宽度W3为17.03mm。

6.根据权利要求1所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：线路板的辐射面的传输线路进一步包括一组单级振子，所述单级振子是控制GPS频段的辐射振子，该单级振子的高度为1/4波长。

7.根据权利要求6所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：所述单级振子包括一窄部和一宽部，该窄部的一端连接于半波对称振子的馈电处，该窄部的另一端连接宽部，该宽部为正方形，其中，窄部的长度W8为8.89mm，窄部的宽度W6为0.96mm，宽部的长度W7为8.96mm，宽部的宽度W53.58mm。

8.根据权利要求1所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：贴片天线安装于天线外壳中。

9.根据权利要求1所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：贴片天线连接一天线线缆，该天线线缆包括内中心的芯线、包覆于芯线外的介质层、位于介质层外的屏蔽层和最外层外被，该芯线焊接于半波对称振子的馈电处，屏蔽层焊接于接地处；天线线缆的另一端连接SMA-J接头，该SMA-J接头与线线缆相接处套设有热缩套。

10.根据权利要求9所述的超宽频带的贴片天线，其特征在于：贴片天线相接天线线缆的一面粘贴有强力胶纸。